(57)【要約】【課題】  案内溝を有する光ディスクにおいて、案内溝からの回折光の影響を受けずにフォーカシング制御を行う場合、異なるトラックピッチの光ディスクへの対応が困難、またオフセットの影響を受けずにトラッキング制御を行う場合、２つの逆位相のトラッキングエラー信号からオフゼット成分を除く演算をするため、高精度のトラッキング制御が困難であるという課題があった。【解決手段】  ３本のレーザビーム７ａ、７ｂ、７ｃを光ディスク１０に照射して光ディスクを走査する方向に３つの集光スポットを形成し、２つの集光スポット１１ｂ、１１ｃを光ディスクを走査する方向に中央の主スポット２１ａと両側の２つの副スポット２１ｂ、２１ｃからなるように構成し、副スポットに主スポットと１８０度の位相差を与え、主スポットの光量と副スポットの光量の和が等しくし、これらからの反射光を用いてフォーカシング制御とトラッキング制御を行うようにした。【選択図】    図１
2005222646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと前記光記録媒体を走査する方向に前記第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、前記第２の集光スポットを前記光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、前記主スポットに対し前記副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、前記主スポットの光量と前記副スポットの光量を等しくする光量設定手段、前記第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、前記第２の集光スポットからの反射光の強度を複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりフォーカシング制御を行うフォーカシング制御手段を備えたことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
フォーカシング制御手段は非点収差法により行われることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと前記光記録媒体を走査する方向に前記第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、前記第２の集光スポットを前記光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、前記主スポットに対し前記副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、前記主スポットの光量と前記副スポットの光量を等しくする光量設定手段、前記第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、前記第１の集光スポットと第２の集光スポットからの反射光の強度をそれぞれ複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりトラッキング制御を行うトラッキング制御手段を備えたことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
トラッキング制御手段は差動プッシュプル法により行われることを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
第２の集光スポットは２つの集光スポット、第２のレーザビームは２本のレーザビーム、副スポットは２つの副スポットであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
第１のレーザビームと第２のレーザビームを得る手段、第２の集光スポットを分割する手段、位相付加手段及び光量設定手段は、光記録媒体を走査する方向に対して垂直方向に溝が形成され、前記光記録媒体を走査する方向に順に第１、第２、第３の３つの領域からなり、前記第２の領域の格子溝の周期と前記第１、第３の領域の格子溝の周期が１８０度反転し、かつ前記第２の領域を透過するレーザビームの光量が前記第１と第３の領域を透過するレーザビームの光量の和に等しくなるように構成された回折格子であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
第１の集光スポットと第２の集光スポットは、光記録媒体の同一情報トラックに形成されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと前記光記録媒体を走査する方向に前記第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、前記第２の集光スポットを前記光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、前記主スポットに対し前記副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、前記主スポットの光量と前記副スポットの光量を等しくする光量設定手段、前記第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、前記第２の集光スポットからの反射光の強度を複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりフォーカシング制御を行うフォーカシング制御手段を備えた光ヘッド装置により情報の記録または再生を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
フォーカシング制御手段は非点収差法により行われることを特徴とする請求項８に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと前記光記録媒体を走査する方向に前記第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、前記第２の集光スポットを前記光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、前記主スポットに対し前記副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、前記主スポットの光量と前記副スポットの光量を等しくする光量設定手段、前記第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、前記第１の集光スポットと第２の集光スポットからの反射光の強度をそれぞれ複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりトラッキング制御を行うトラッキング制御手段を備えた光ヘッド装置により情報の記録または再生を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
トラッキング制御手段は差動プッシュプル法により行われることを特徴とする請求項１０に記載の光ディスク装置。
【請求項１２】
第２の集光スポットは２つの集光スポット、第２のレーザビームは２本のレーザビーム、副スポットは２つの副スポットであることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１３】
第１のレーザビームと第２のレーザビームを得る手段、第２の集光スポットを分割する手段、位相付加手段及び光量設定手段は、光記録媒体を走査する方向に対して垂直方向に溝が形成され、前記光記録媒体を走査する方向に順に第１、第２、第３の３つの領域からなり、前記第２の領域の格子溝の周期と前記第１、第３の領域の格子溝の周期が１８０度反転し、かつ前記第２の領域を透過するレーザビームの光量が前記第１と第３の領域を透過するレーザビームの光量の和に等しくなるように構成された回折格子であることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１４】
第１の集光スポットと第２の集光スポットは、光記録媒体の同一情報トラックに形成されることを特徴とする請求項８〜請求項１３のいずれかに記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学的に情報の記録または再生を行う光ヘッド装置及びそれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームを光記録媒体（以下、光ディスクという）の記録面に当てて、ディジタルデータの記録または再生を行う光ディスク装置は、半導体レーザの技術進歩と微細加工技術の向上に伴い大容量の記録が可能となり、コンピュータのデータ記録だけでなくオーディオ、ビデオ等の分野においても広く普及しつつある。特に近年は動画情報のように取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、光ディスク上の情報信号（以下、ピットという）やピットが光ディスクの回転方向に線状に連なった列（以下、トラックという）のピッチの縮小化と半導体レーザの短波長化により光ディスク装置の大容量化が更に進んでいる。
【０００３】
このような背景において、光ディスク上に緻密に記録したり、或いは記録した情報信号を正確に再生するためには、レーザビームの焦点をより微細なピットに適切に合わせるフォーカシング制御機能や高速で走行するトラックに正しく追従、走査するトラッキング制御機能を有する光ヘッド装置が必要となってきている。
【０００４】
フォーカシング制御方式の１つとして非点収差法がある。これはあらかじめ案内溝が設けられた光ディスクに照射されたレーザビームの反射光にシリンドリカルレンズにより非点収差を与え、その形状から所定の演算によりフォーカシングエラー信号（以下、ＦＥＳという）を検出してフォーカシング制御を行うものである。この方式においてはレーザビームの集光スポットが光ディスクの案内溝を横断する際に発生する回折光の影響を受けＦＥＳに外乱信号が混入する。このため従来のフォーカシング制御では、回折格子を用いて光ディスク上に３つの集光スポットをトラックピッチの１／２の整数倍の間隔で形成し、それぞれの集光スポットからの反射光からＦＥＳを検出すると共に、これらの３つのＦＥＳに混入した外乱信号の位相が反転していることを利用して外乱成分のみを打ち消すようにして外乱信号のないＦＥＳを得るようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、トラッキング制御方式の１つとしてプッシュプル法がある。これは光ディスクから反射したレーザビームの走査方向に対して左右の光の強度差によりトラッキング制御を行う方法である。即ち、レーザビームがトラックをはずれて照射した場合は、左右の光強度が異なるため、この反射光を光検知器で検知し、左右の光量の差を演算することによりトラッキングエラー信号（以下、ＴＥＳという）を検出してトラッキング制御を行うものである。この方式においては、レーザビームを光ディスク上に集光する対物レンズが光ディスクの半径方向に移動した場合（以下、レンズシフトという）や光ディスクが傾斜した場合にＴＥＳにオフセット成分が混入し、正しくトラッキング制御ができないという問題があり、従来より差動プッシュプル法が提案されている。
【０００６】
この差動プッシュプル法の原理は以下の通りである。２つの集光スポットを走査方向に対する垂直方向の間隔をトラックピッチの半分になるように光ディスク上に照射する。そうすると２つの集光スポットから各々プッシュプル法によって得られるＴＥＳは、オフセット成分が同位相で交流成分が逆位相となることが知られている。そこで２つのスポットから得られるＴＥＳを減算処理することによりＴＥＳに混入するオフセット成分をキャンセルし、オフセット成分の影響の無いＴＥＳを得るものである。
【０００７】
しかしながら、この方法においては２つの集光スポットの走査方向に対する垂直方向の間隔をトラックピッチの半分に設定する必要があり、そのため異なるトラックピッチへの対応ができないという問題がある。それを解決するため従来のトラッキング制御では、１８０度の位相差を与えた２つのサブスポットからなる第１の集光スポットと、この第１の集光スポットとトラックに直交する方向の間隔が零の第２の集光スポット（即ち、第１の集光スポットと第２の集光スポットは同一トラック上に配置される）からの反射光から差動プッシュプル法によりオフセット成分の影響を受けないＴＥＳを算出するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１６８６３１号公報（第１図）
【０００９】
【特許文献２】特開平９−８１９４２号公報（第１図、第６図、第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来のフォーカシング制御方式ではトラックピッチの半分の間隔で形成した集光スポットを用いているため、トラックピッチが異なる光ディスクへの対応が困難であるという課題があった。
また、従来のトラッキング制御方式では、２つの集光スポットから得られる同位相のオフセット成分を含んだＴＥＳの交流成分が逆位相であることを利用し、それらをゲイン調整した上で減算処理を行いオフセット成分をキャンセルするようにしているため、使用部品の特性差や温度特性の差等による２つのＴＥＳの位相差やゲインの差がそのままＴＥＳに誤差として混入するため、今後益々大容量化、高速転送レート化が予想される光ディスク装置対応の高精度トラッキング制御が困難であるという課題があった。
更に、従来のトラッキング制御方式では、レーザビームに位相変調を与えるために回折格子の溝の周期を１８０度反転させる領域を回折格子の溝方向に形成している（特許文献２の第６図参照）ため、回折格子、特に位相を変化させる領域の境界部分を高精度に製造することが困難であるという課題があった。
【００１１】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的として、
トラックピッチに制約のないフォーカシング制御が可能で、かつ高精度のトラッキング制御が可能な光ヘッド装置を提供するものである。また、第２の目的として、このような光ヘッド装置を有する光ディスク装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る光ヘッド装置は、光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、第２の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第２の集光スポットからの反射光の強度を複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりフォーカシング制御を行うフォーカシング制御手段を備えたものである。
【００１３】
また、この発明に係る光ヘッド装置は、光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、第２の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第１の集光スポットと第２の集光スポットからの反射光の強度をそれぞれ複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりトラッキング制御を行うトラッキング制御手段を備えたものである。
【００１４】
また、この発明に係る光ディスク装置は、光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、第２の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第２の集光スポットからの反射光の強度を複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりフォーカシング制御を行うフォーカシング制御手段を有する光ヘッド装置を備えたものである。
【００１５】
また、この発明に係る光ディスク装置は、光記録媒体上に集光照射されて第１の集光スポットを形成する第１のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第１の集光スポットと並んで第２の集光スポットを形成する第２のレーザビームを得る手段、第２の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第１の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第１の集光スポットと第２の集光スポットからの反射光の強度をそれぞれ複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりトラッキング制御を行うトラッキング制御手段を有する光ヘッド装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の光ヘッド装置及び光ディスク装置によれば、トラックピッチの制約を受けずに、かつ光ディスクの案内溝を横断する際に発生する回折光の影響を受けずにフォーカシング制御を行うことができ、またトラックピッチの制約を受けず、光ディスクの案内溝を横断する際に発生する回折光やレンズシフト等によるオフセットの影響を受けず、更に使用する部品の特性差や温度特性の差等の影響を受けにくい高精度トラッキング制御を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における光ディスク装置とそれに用いられる光ヘッド装置１の要部、特に光学系の構成を示す構成図である。
半導体レーザ２から出射されたレーザビーム３は、コリメータレンズ４により平行光５に変換され、回折格子６によって第１のレーザビームである０次回折ビーム７ａと第２のレーザビームである＋１次回折ビーム７ｂ、−１次回折ビーム７ｃの３本のレーザビームに分割される。０次回折ビーム７ａ、＋１次回折ビーム７ｂ、−１次回折ビーム７ｃはビームスプリッタ８を通過した後、対物レンズ９により光ディスク１０上に集光照射され、第１の集光スポットである集光スポット１１ａと第２の集光スポットである２つの集光スポット１１ｂ、１１ｃを光ディスク１０を走査する方向に形成する。
【００１８】
３つの集光スポット１１ａ、１１ｂ、１１ｃの反射光は対物レンズ９を介してビームスプリッタ８で反射し、集光レンズ１２とシリンドリカルレンズ１３によりそれぞれ分割型光検知器である４分割光検知器１４ａ、１４ｂ、１４ｃに導かれる。電流電圧変換回路１５は４分割検知器１４ａ、１４ｂ、１４ｃからの光電流信号を電圧信号に変換し、フォーカシング制御を行うためのＦＥＳ生成回路１６とトラッキング制御を行うためのＴＥＳ生成回路１７において所定の演算によりそれぞれＦＥＳ、ＴＥＳを算出し、それらに基づいてレンズ駆動装置１９を作動させて対物レンズ９を光ディスク１０に対して焦点方向及び半径方向に変化させる。ＲＦ信号生成回路１８は第１の集光スポット１１ａの反射光の強度を４分割光検知器１４ａで検出、更に電流電圧変換回路１５の出力から光ディスク１０の情報信号を生成し、音声または画像信号等の再生を行うものである。また、集光スポット１１ａは光ディスク１０にデータを記録するためにも使用され、その場合はレーザビームを高出力とするため、電流電圧変換回路１５においてゲイン調整を行い再生時との整合をとっている。
【００１９】
図２は、平行光５が回折格子６によって第１のレーザビームである０次回折ビーム７ａと第２のレーザビームである＋１次回折ビーム７ｂ、−１次回折ビーム７ｃに分割される状況を示す斜視図である。回折格子６は光ディスク１０を走査する方向に対して垂直方向に等間隔に直線状に形成された溝によって形成されている。更に、光ディスク１０を走査する方向に第１、第２、第３の領域である＋Ｎ部、Ｐ部、−Ｎ部の３つの領域に分かれ、中央の第２の領域であるＰ部の溝の周期に対して両側の第１、第３の領域である＋Ｎ部と−Ｎ部の溝の周期は１周期を３６０度とすると、１８０度反転して形成されている。このＰ部、＋Ｎ部、−Ｎ部の光ディスク１０を走査する方向の幅は、平行光５が回折格子６を透過する際に、そのＰ部を透過する光量と＋Ｎ部、−Ｎ部を透過する光量の和が等しくなるように設定されている。回折格子６を透過したレーザビームは、０次回折ビーム７ａ、＋１次回折ビーム７ｂ、−１次回折ビーム７ｃの３つのレーザビームに分割されて光ディスク１０上に導かれるように構成されている。
【００２０】
次に動作について説明する。回折格子６は図２で説明したように、中央のＰ部に対して両側の＋Ｎ部、−Ｎ部は格子溝の周期が１８０度反転するように構成されている。このため＋１次回折ビーム７ｂと−１次回折ビーム７ｃは格子溝の間隔に依存した回折角で回折して伝搬すると共に、レーザビーム内部において中央のＰ部を透過したレーザビームに対して＋Ｎ部及び−Ｎ部を透過したレーザビームが１８０度の位相変調を受ける。０次回折ビーム７ａは回折格子６の回折作用及び位相変調作用は全く受けない。
【００２１】
これら３つの回折ビーム７ａ、７ｂ、７ｃが対物レンズ９により光ディスク１０上に３つの集光スポットとして結像され、それらの反射光が４分割光検知器に結像されている状況を図３に示す。図３において、光ディスク１０の同一の情報トラック２０上に０次回折ビーム７ａ、＋１次回折ビーム７ｂ、−１次回折ビーム７ｃに対応して第１の集光スポットである０次集光スポット１１ａ、第２の集光スポットである＋１次集光スポット１１ｂ及び−１次集光スポット１１ｃが結像される。＋１次集光スポット１１ｂは前述のように、回折格子６の回折作用と位相変調作用により中央の主スポット２１ａとこの主スポット２１ａと位相が１８０度反転した２つの副スポット２１ｂと２１ｃから構成される。０次集光スポット１１ａ、＋１次集光スポット１１ｂ、−１次集光スポット１１ｃの反射光はそれぞれ４分割光検知器１４ａ、１４ｂ、１４ｃに導かれる。
【００２２】
図３において、集光スポット１１ｂの主スポット２１ａ、副スポット２１ｂ、２１ｃが楕円形状になっているが、これは平行光５が回折格子６のＰ部、＋Ｎ部、−Ｎ部によってトラックの走査方向に対して垂直方向に長いレーザビームに分割され位相情報が付加されて、光ディスク１０上に集光照射された近視野領域の結像であるからである。一方、集光スポット１１ｂの反射光の４分割光検知器１４ｂにおける結像が円形状であるのは、集光スポット１１ｂの反射光は４分割光検知器１４ｂ上に完全に集光される必要はなく、従ってレンズ外形が円であるためその透過光も円形状となりその形状が結像される遠視野領域であるからである。−１次集光スポット１１ｃとその反射光の４分割光検知器１４ｃへの結像についても同様である。
【００２３】
即ちこの発明における回折格子６は、半導体レーザ２から出射されたレーザビーム３から集光スポット１１ａと２つの集光スポット１１ｂ、１１ｃを形成する回折ビーム７ａと２本の回折ビーム７ｂ、７ｃを得る手段、集光スポット１１ｂ、１１ｃを各々主スポットと２つの副スポットに分割する手段、主スポットに対し２つの副スポットに１８０度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と２つの副スポットの光量の和を等しくする光量設定手段を併せ持つことになる。
【００２４】
図４は＋１次集光スポット１１ｂの光強度分布を示す斜視図で、Ｘ軸はトラック方向、Ｙ軸はトラック方向に対して垂直な方向、Ｚ軸は光強度を示している。回折格子６の中央のＰ部と両側の１８０度位相が反転した＋Ｎ部、−Ｎ部に対応して集光スポット１１ｂは、主スポット２１ａと両側の副スポット２１ｂ、２１ｃの３つの山を有している。更に、Ｐ部を透過するレーザビームの光量と＋Ｎ部、−Ｎ部を透過するレーザビームの光量の和が等しくなるように設定しているため、主スポット２１ａの光量と副スポット２１ｂ、２１ｃの光量の和はやはり等しくなって形成される。図４の副スポット２１ｂ、２１ｃが主スポット２１ａより低いのはこのことを示している。−１次集光スポット１１ｃも同様である。０次集光スポット１１ａは回折格子６の回折作用及び位相変調作用を全く受けないので主スポットのみを有する形状となる。
【００２５】
以上説明した各集光スポットの反射光からフォーカシング制御を行う方法について説明する。レーザビームを光ディスク上に焦点を合わせて照射するフォーカシング制御は、レーザビームの光ディスクからの反射光よりＦＥＳを検出することによって行う。ＦＥＳの検出方式はよく知られている非点収差法により行われる。これはレーザビームの反射光がシリンドリカルレンズ１３を通過することにより非点収差を与えられ、焦点が合っているときは反射光の光検知器への照射形状が円となり、焦点がずれると楕円形状になることを利用するものであるが、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２６】
ＦＥＳの生成には、光ディスク１０に結像された＋１次集光スポット１１ｂと−１次集光スポット１１ｃが用いられる。それぞれの集光スポットの反射光は光検知器１４において、＋１次集光スポット１１ｂが４分割光検知器１４ｂ、−１次集光スポット１１ｃが４分割光検知器１４ｃで受光される。４分割光検知器１４ｂと１４ｃは図３に示すようにトラックの走査方向と走査方向に対して垂直な方向の４つに分割され、各々の光の強度に応じた電気信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１及びＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２としたとき、
【００２７】
ＦＥＳ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｇ１＋Ｇ２）−（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｈ１＋Ｈ２）  ・・・（１）
【００２８】
なる演算によりＦＥＳを算出する。焦点が合っているときは、４分割光検知器１４ｂ、１４ｃに照射される集光スポット１１ｂ、１１ｃの反射光の形状は円となるため数式（１）のＦＥＳは零となるが、焦点がずれているとこの形状は４分割光検知器の対角方向に楕円形状となるため数式（１）のＦＥＳは零でない値となる。
【００２９】
従って、数式（１）の演算結果が零となるようにレンズ駆動装置１９を制御するとよいことになるが、光ディスク上の案内溝による回折光の影響を受け、図５に示すようなＦＥＳとなり正しくフォーカシング制御ができないため、従来の非点収差法では集光スポットをトラックピッチの１／２の整数倍の間隔で形成し、案内溝の影響を無くするようにしていた。この方法の場合、トラックピッチが異なる光ディスクへの対応が困難であることは前述の通りである。
【００３０】
そこで本発明では、図３の＋１次集光スポット１１ｂに示すように、主スポット２１ａと主スポット２１ａと位相が１８０度反転した副スポット２１ｂ、２１ｃの反射光を利用してＦＥＳを演算する。この場合、例えば＋１次集光スポット１１ｂが光ディスク１０の案内溝を横断したときに案内溝から受ける回折光の影響は主スポット２１ａと副スポット２１ｂ、２１ｃとでは全く逆の特性となる。更に、主スポット２１ａの光量と副スポット２１ｂ、２１ｃの光量の和が等しいため、主スポット２１ａと副スポット２１ｂ、２１ｃが受ける案内溝の回折光の影響は、作用が逆で大きさが等しいため結果的に打ち消し合わされ、案内溝による回折光の影響を受けていないことと等価な状態となる。このことは、案内溝が存在するにも拘わらず、案内溝が無い平坦な光ディスク上に＋１次集光スポット１１ｂと−１次集光スポット１１ｃが結像していることと等価ともいうことができる。その結果、数式（１）からは図６に示すように外乱の混入のないＦＥＳを得ることができる。
【００３１】
フォーカシング制御についていえば集光スポット１１ａの信号は使用していないが、集光スポット１１ａは前述のようにディジタルデータの記録または再生のために使用されるので、光ヘッド装置としては必須のものである。
【００３２】
次に、トラッキング制御の動作について説明する。トラッキング制御は、レーザビームを光ディスクのトラックに正しく追従、走査させるためのもので、前述のフォーカシング制御と同様にレーザビームの光ディスクからの反射光よりＴＥＳを検出することによって行う。ＴＥＳの検出方式はよく知られている差動プッシュプル法により行われる。これは、レーザビームがトラックからずれて走査するとその反射光のトラックの走査方向に対して垂直方向の光強度差によりトラッキング制御を行うものであり、対物レンズシフトや光ディスクの傾きによるオフセット成分の影響を受けないという特徴がある。
【００３３】
本発明における差動プッシュプル法によるＴＥＳの生成方法は以下に示す通りである。ＴＥＳの生成には、光ディスク１０に結像された０次集光スポット１１ａ、＋１次集光スポット１１ｂ、−１次集光スポット１１ｃが用いられる。それぞれの集光スポットの反射光は光検知器１４において、０次集光スポット１１ａが４分割光検知器１４ａ、＋１次集光スポット１１ｂが４分割光検知器１４ｂ、−１次集光スポット１１ｃが４分割光検知器１４ｃで受光される。４分割光検知器１４ａ、１４ｂ、１４ｃは図３に示すようにトラックの走査方向と走査方向に垂直な方向の４つに分割され、各々の光の強度に応じた電気信号を（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）、（Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１）及び（Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２）としたとき、
【００３４】
ＴＥＳ＝{(Ａ＋Ｄ)−(Ｂ＋Ｃ)}
−ｋ{(Ｅ１＋Ｅ２＋Ｈ１＋Ｈ２)−(Ｆ１＋Ｆ２＋Ｇ１＋Ｇ２)}  ・・・（２）
【００３５】
なる演算によりＴＥＳを算出する。集光スポット１１ａが正しくトラックを走査しているとその反射光は４分割光検知器１４ａの中心で受光されるため、トラックの走査方向に対して左右の光強度は等しいので数式（２）の第１項｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝の値（プッシュプル信号と呼ばれる）は零となる。一方、集光スポット１１ａがトラックをずれて走査すると案内溝の回折光の影響を受けて零でない値となる。集光スポットが案内溝を横断する度にこれが繰り返され、このときの｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝の変化を図７に示す。
【００３６】
図７の波形は、オフセット成分が重畳した波形となっているが、これは対物レンズのレンズシフトや光ディスクの傾きに依存して発生するものであり、ＴＥＳの外乱となって正しいトラッキング制御ができなくなる原因となるものである。数式（２）の第２項は＋１次集光スポット１１ｂと−１次集光スポット１１ｃからの反射光から算出されるプッシュプル信号であるが、前述のように＋１次集光スポット１１ｂと−１次集光スポット１１ｃは案内溝からの回折光の影響が打ち消されているので、４分割光検知器１４ｂ、１４ｃから算出されるプッシュプル信号は図８に示すように図７の波形から案内溝の回折光の影響を除いたもの、即ちオフセット成分のみが得られる。更に、数式（２）においてこのオフセット成分を打ち消すように係数ｋを設定することにより数式（２）からは図９に示すようにオフセット成分が除かれた外乱のないＴＥＳを得ることができる。
【００３７】
トラッキング制御についていえば３つの集光スポット１１ａ、１１ｂ、１１ｃを使用しているが、集光スポット１１ａは前述のようにディジタルデータの記録または再生のためにも使用される。
【００３８】
この実施の形態１によれば、トラックピッチの制約を受けず、案内溝からの回折光の影響による外乱信号のないＦＥＳを得ることができ、またトラックピッチの制約を受けず、案内溝からの回折光とレンズシフトや光ディスクの傾きによるオフセット成分の影響による外乱信号がなく、かつ演算処理が直流成分であるオフセット成分を減算するだけであるため位相誤差や演算誤差が極めて少ない高精度のＴＥＳを得ることができる。
また、レーザビームに位相変調を与えるために回折格子６の溝の周期を１８０度反転させる領域を光ディスク１０を走査する方向、即ち回折格子６の溝方向に対して垂直方向に形成する（図２参照）ため回折格子６、特に位相を変化させる領域の境界部分の製造が容易であるという効果がある。
【００３９】
尚、実施の形態１のＦＥＳの演算においては２本のレーザビームに対応した、２つの集光スポット１１ｂ、１１ｃからの反射光を２つの４分割光検知器１４ｂ、１４ｃで受光して所定の演算によりＦＥＳを算出したが、１つの集光スポット１１ｂまたは１１ｃを使用して１つの４分割光検知器１４ｂまたは１４ｃで受光して所定の演算によりＦＥＳを算出してもよい。その場合、Ｓ／Ｎ比は若干低下するが、使用する部品を削減することができ、その結果コスト低減や信頼性の向上を図ることがきる。
【００４０】
また、実施の形態１のＴＥＳの演算においては３本のレーザビームに対応した、３つの集光スポット１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの反射光を３つの４分割光検知器１４ａ、１４ｂ、１４ｃで受光して所定の演算によりＴＥＳを算出したが、２つの集光スポット１１ａ、１１ｂまたは１１ａ、１１ｃを使用して２つの４分割光検知器１４ａ、１４ｂまたは１４ａ、１４ｃで受光して所定の演算によりＴＥＳを算出してもよい。その場合、係数ｋの値を調整することによって所期の目的を達成できる。Ｓ／Ｎ比は若干低下するが、使用する部品を削減することができ、その結果コスト低減や信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】
更に、実施の形態１のコリメータレンズ４と回折格子６の設置位置を逆にして、回折格子６を半導体レーザ２側に設置してもよい。そうすると、半導体レーザ２から放出されるレーザビームの強度分布が、所謂ガウシアン分布となっているため回折格子６のＰ部を透過するレーザビームの光量と＋Ｎ部、−Ｎ部を透過するレーザビームの光量の和が等しくなるように設定する場合の微調整を回折格子６をレーザビームの照射方向に移動することによって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１による光ディスク装置の一例と光ヘッド装置の光学系の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の回折格子６を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１の光ディスク１０上の集光スポットと４分割光検知器及び演算処理ブロックを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の集光スポット１１ｂの光強度分布を示す斜視図である。
【図５】従来の非点収差法によるＦＥＳを示す波形図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるＦＥＳを示す波形図である。
【図７】本発明の実施の形態１の０次集光スポット１１ａから検出されるプッシュプル信号の波形図である。
【図８】本発明の実施の形態１の＋１次集光スポット１１ｂ、−１次集光スポット１１ｃから検出されるプッシュプル信号の波形図である。
【図９】本発明の実施の形態１のＴＥＳを示す波形図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  光ヘッド装置、２  半導体レーザ、３  レーザビーム、４  コリメータレンズ、５  平行光、６  回折格子、７ａ  ０次回折ビーム、７ｂ  ＋１次回折ビーム、７ｃ  −１次回折ビーム、８  ビームスプリッタ、９  対物レンズ、１０  光ディスク、１１ａ  ０次集光スポット、１１ｂ  ＋１次集光スポット、１１ｃ  −１次集光スポット、１２  集光レンズ、１３  シリンドリカルレンズ、１４  光検知器、１４ａ  ４分割光検知器、１４ｂ  ４分割光検知器、１４ｃ  ４分割光検知器、１５  電流電圧変換回路、１６  ＦＥＳ生成回路、１７  ＴＥＳ生成回路、１８  ＲＦ信号生成回路、１９  レンズ駆動装置、２０  トラック、２１ａ  主スポット、２１ｂ  副スポット、２１ｃ  副スポット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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